OOAD利器之UML基础

UML：Unified Modeling Language，即统一建模语言，简单地说就是一种有特殊用处的语言。本文是我初步学习UML的学习笔记，对于我们菜鸟码农来说，让我们做设计的可能性不大，但至少能看懂是必要的。

一、所谓模型

1.1 模型是对现实的简化

　　模型是提供系统的蓝图，模型可是包括详细计划。也可是是从更高程度考虑系统的总体计划，每个系统可以从不同的方面用不通过的模型来描述。因而每个模型都是在语义上闭合的抽象系统。模型可以是结构性的，强调系统的组织。也可是是行为性的，强调系统的动态方面。

1.2 为什么要建模？

　　有人云：建模是为了能够更好地理解正在开发的系统！

　　通过建模可以达到如下目的：

　　1、模型有助于按照实际情况或按照所需的样式对系统进行可视化；

　　2、模型能够规约系统的结构或行为；

　　3、模型给出了构造系统的模板；

　　4、模型对做出的决策进行文档化；

PS：对于一个复杂的系统，如银行、电信系统建模的重要性就越大。如果不能很好的理解一个复杂系统，盲目开发，失败的可能性很大。

二、小谈UML

2.1 神马是UML？

　　统一建模语言(Unified Modeling Language , UML) 是一种绘制软件蓝图的标准语言，可以用UML对软件密集的制品进行可视化、详述、构造和文档化。

2.2 UML的优点

　　1、可视化：清晰的模型有利于交流

　　2、详述：可以使用UML对分析、设计、实现等决策进行详细描述

　　3、构造：把UML描述映射成编程语言

　　4、文档化：系统的所有细节都可以是UML进行描述。如：项目计划、发布活动等

2.3 应用领域

　　1、企业信息系统

　　2、银行与金融服务

　　3、电信

　　4、国防、航天

　　5、科学

　　6、基于Web的分布式服务

三、类图—分析业务模型

3.1 类

　　类是一组具有相同属性、操作、关系和语义的对象描述，一个类可是实现一个或者多个接口。下图是类在VS里面的图形表示：

　　（1）UML预设了四种可见性，分别为公开(public)、私有(private)、保护(protected)、包(package) 减号(-)为私有可见性，加号(+)为公开可见性。可见，上图中的类图所有都为public。

　　（2）在UML中抽象类与普通是同一个是图表示，只是名字会变成斜体，如下图所示，调整IsAbstract属性为True后类名变为斜体：

3.2 关系

　　关系是事物之间的联系，在面向对象的建模中，有三种重要的关系是依赖、泛化、关联。

　　（1）依赖

　　依赖是一种使用关系，一个事物使用另一个事物。在图形上，把依赖画成一条有方向的虚线，指向被依赖的事物。如果被使用的类发生变化,那么另一个类的操作必然受影响。依赖关系在.net语言中体现为 局部变量、方法的参数或者对静态方法的调用，如工具类，现实生活中人与锤子。

　　（2）泛化

　　在泛化关系中，子类继承了父类的行为和含义，子类也可以增加新的行为和含义或覆盖父类中的行为和含义。在图形上，在泛化画成一个带有空心三角行指向父类。泛化在.net中就是一个继承的关系。

　　（3）关联

　　关联是一种结构关系，它指明一个对象与另一个对象间的关系。

　　①相互关联体现的是两个类、或者 类与接口之间语义级别的一种强依赖关系，是一种长期的稳定的关系；表现在代码层面，为被关联类以类属性的形式出现在关联类中，也可能是关联类引用了一个类型为被关联类的全局变量。

　　上图中ClassA与ClassB相互关联，在代码中各自有对方类型实例的一个属性。

　　②单向关联表现在代码层面，为被关联类B 以类属性的形式出现在关联类 A中，也可能是关联类A引用了一个类型为被关联类B的全局变量；

　　上图中Subject关联Observer，并且是一个一对多的关系，那么在代码中Subject类中会有一个Observer类对象的集合属性。

　　下面我们来看看几种特殊的关联关系，他们是：

　　③聚合关系：

　　聚合是关联关系的一种特例，他体现的是整体与部分拥有的关系。此时整体与部分之间是可分离的，他们可以具有各自的生命周期，部分可以属于多个整体对象，也可以为多个整体对象共享；比如汽车与发动机；表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分。

　　④组合关系：

　　组合也是关联关系的一种特例，这种关系比聚合更强，也称为强聚合；他同样体现整体与部分间的关系，但此时整体与部分是不可分的，整体的生命周期结束也就意味着部分的生命周期结束。例如：孕妇死了胎儿自然也就死了（有点血腥的例子，抱歉！）；表现在代码层面，和关联关系是一致的，只能从语义级别来区分。

3.3 接口

　　接口(interface)如同契约，负责的类必须负责实现它的公开操作，以及负责维护它的公开属性。

3.4 综合案例：公司-部门-员工 类图关系

四、用例图—描述系统的行为

　　用例图用来表达系统对外提供的服务或功能，适合用来作为需求搜集阶段的工作。

4.1 用例与执行者

　　实际设计中，常用用例(UseCase)来表达系统需求或者系统对外呈现的行为。用例采用椭圆图示，参与者(Actor)是人型图示。由于它会参与系统的运作，因此它跟用例之间有连接线段。

4.2 包含关系

　　包含（include）关系指的是两个用例之间的关系，其中一个用例（称作基本用例，base use case）的行为包含了另一个用例（称作包含用例，include case）的行为。如下图，取款的 时候会包含一个用户验证的用例。

4.3 扩展关系

　　扩展（extend）关系将基本用例中一段相对独立并且可选的动作，用扩展（Extension）用例加 以封装，再让它从基用例中声明的扩展点（Extension Point）上进行扩展，从而使基用例行为更简练和目标更集中。如下图，我们在取完款后，可以打印凭条，也可以不用打印凭条。这个功能就可以使用扩展来表示。

五、活动图—流程分析利器之一

　　活动图通常用来表达业务流程、工作流或系统流程中一连串的动作。在我的实习前期，就经常用到活动图来绘制需求调研到的业务流程，并将活动图展示给客户以确认需求，客户也能看轻松地看懂。例如，下图是一个简单的登陆流程，登陆失败跳转到登陆页面，登陆成功则跳转到主界面。

PS：每个活动图只能有一个开始节点,但是可以有多个结束节点

　　（1）动作

　　动作（activity）是最重要的组成元素，它代表一个执行步骤。

　　

　　（2）控制流

　　带箭头的连接线称为控制流(control flow)。当来源动作结束之后，控制流会启动目标动作。

　　

　　（3）对象节点与对象流

　　对象节点(object node)为矩形图示，对象流(object flow)的图示与控制流相同，不过它的其中一个端点必须是对象节点，而另一端必须是其他节点。控制流的两个端点不可以都是对象节点。对象流不同于控制流，对象流可以携带数据或对象。

　　

　　上图所示，在登陆成功后，我们将用户的Session对象传递到下一个节点，下一个节点可以使用此对象。

　　（4）决策与合并

　　活动流程中，流程交汇点，称为合并节点(merge node)。一个合并节点会有多条进入线，但是只有一条离开线，合并节点的图示是大的空心菱形，所有进入合并节点的支流都会经历同一条离开线。

　　

　　决策节点(decision node)与合并节点共用图示，两者都是大的空心菱形。不过，决策节点只有一个进入线，但有多条离开线。

　　

　　（5）分叉和连接

　　分叉表示的是一个控制流被两个或多个控制流代替，经过分叉后，这些控制流是并发进行的。

　　连接正好与分叉相反，表示两个或多个控制流被一个控制流代替。使用分叉需要使用连接把分叉的流汇聚成一个流。

　　（6）发送信号和接受事件

　　发送信号操作是一种操作，可以将消息或信号发送给另一个活动。

　　接受事件操作是一种要在等到消息或信号后才能继续执行的操作。

　　如上图所示，创建发票是一个发送信号，将发票这个消息发给另一个活动：收款。而收款是一个接受事件，它必须等到开完发票才能继续执行后续操作。

六、时序图—流程分析利器之二

　　时序图，又称序列图，用来表达系统内部一群对象的交互情况，它是一种行为图。水平方向是对象维，垂直方向是时间维。例如：page与action之间的交互情况可以用时序图来表示，在发送list请求的时候我们需要一个返回结果集。

　　（1）生命线

　　生命线(lifeline)代表一个参与交互的实例，它的图示是顶端连接矩形的虚线，虚线顶部的矩形可以放置生命线的名称。

　　（2）执行发生

　　对象在接收到消息之后执行一项活动，执行期间称为执行发生(execution occurrence)，它的图示是长条矩形。

　　（3）消息

　　消息(message)的图示是一条带箭头的线段，横跨在两个生命线上,对象之间通过发送消息来交互。

　　（4）终止

　　生命线有生有灭，终止(stop)就是用来表达生命线终止的时刻。终止的图示是一个大叉，放置在生命线的虚线底部，代表生命线已经终止。

参考资料

　　（1）张传波，《火球——UML大战需求分析》，http://www.amazon.cn/tushu/dp/B0079FMI40　　

　　（2）周猛，《UML统一建模语言基础》，http://wenku.baidu.com/view/28fe7f65ad02de80d4d840ec.html

作者：周旭龙

出处：http://www.cnblogs.com/edisonchou/

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